酸化還元滴定・イオン化傾向

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ナレーション 音読さん

酸化還元滴定

濃度がわかる○○剤（または○○剤）を用いて、濃度が未知の○○剤（または○○剤）の水溶液の濃度を求める操作を用語という。このとき、酸化剤に酸化剤を用いると、色から色になるので、指示薬を使わないで滴定できる。
酸化還元滴定での量的関係を求めるときは、酸化剤が用語電子e⁻の物質量と還元剤が用語電子e⁻の物質量が等しいことを用いる。

■ 酸化還元滴定

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Point：酸化還元滴定の量的関係

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©︎ 2025 耳たこ高校化学暗記帳 ch.yorikuwa.com

問題｜酸化還元滴定の量的関係1

濃度がわかっていない過酸化水素水 \(15~{\rm mL}\) に硫酸を加えて酸性にし、濃度 \(0.01~{\rm mol/L}\) の過マンガン酸カリウム水溶液で滴定すると、\(12~{\rm mL}\) 加えてたところで、反応が終了した。過酸化水素と過マンガン酸カリウムは次のようにはたらくとき、以下の問いに答えよ。
　H₂O₂ → O₂ + 2H⁺ + 2e⁻
　MnO₄⁻ + 8H⁺ + 5e⁻ → Mn²⁺ + 4H₂O
\({\small (1)}~\)反応が終了するのはどのように判断するか答えよ。
\({\small (2)}~\)過酸化水素水の濃度は何 \({\rm mol/L}\) か求めよ。

\({\small (1)}~\)反応が終了するのはどのように判断するか答えよ。

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滴下する赤紫色の過マンガン酸カリウム水溶液が無色にならず、わずかに残るようになったときに反応が終了する。

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\({\small (2)}~\)過酸化水素水の濃度は何 \({\rm mol/L}\) か求めよ。

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過酸化水素水の濃度を \(c~{\rm mol/L}\) として、
それぞれの体積の単位を \({\rm L}\) にすると、

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　\(15~{\rm mL}=\displaystyle \frac{\,15\,}{\,1000\,}~{\rm L}~,~12~{\rm mL}=\displaystyle \frac{\,12\,}{\,1000\,}~{\rm L}\)

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また、酸化剤のはたらきより、酸化剤が受け取った電子の係数は \(2\)
還元剤のはたらきより、還元剤が失う電子の係数は \(5\)

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これより、

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よって、モル濃度×体積×電子の係数が等しい式を立てると、

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\(\begin{eqnarray}~~~0.01{\, \small \times \,}\displaystyle \frac{\,12\,}{\,1000\,}{\, \small \times \,}5&=&c{\, \small \times \,}\displaystyle \frac{\,15\,}{\,1000\,}{\, \small \times \,}2
\\[5pt]~~~\displaystyle \frac{\,1\,}{\,100\,}{\, \small \times \,}\displaystyle \frac{\,60\,}{\,1000\,}&=&\displaystyle \frac{\,30c\,}{\,1000\,}
\\[5pt]~~~30c&=&\displaystyle \frac{\,1\,}{\,100\,}{\, \small \times \,}60
\\[5pt]~~~c&=&\displaystyle \frac{\,1\,}{\,100\,}{\, \small \times \,}\displaystyle \frac{\,60\,}{\,30\,}
\\[5pt]~~~c&=&\displaystyle \frac{\,2\,}{\,100\,}=0.02
\end{eqnarray}\)

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したがって、\(0.02~{\rm mol/L}\) となる

問題｜酸化還元滴定の量的関係2

濃度がわかっていない過酸化水素水 \(15~{\rm mL}\) に硫酸を加えて酸性にし、濃度 \(0.01~{\rm mol/L}\) の過マンガン酸カリウム水溶液で滴定すると、\(12~{\rm mL}\) 加えてたところで、反応が終了した。このときの反応式が次のとき、過酸化水素水の濃度は何 \({\rm mol/L}\) か求めよ。
2KMnO₄ + 5H₂O₂ + 3H₂SO₄
　　 → 2MnSO₄ + 5O₂ + K₂SO₄ + 8H₂O

過酸化水素水の濃度を \(c~{\rm mol/L}\) として、
それぞれの体積の単位を \({\rm L}\) にすると、

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　\(15~{\rm mL}=\displaystyle \frac{\,15\,}{\,1000\,}~{\rm L}~,~12~{\rm mL}=\displaystyle \frac{\,12\,}{\,1000\,}~{\rm L}\)

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ここで、化学反応式の係数より、過マンガン酸カリウムKMnO₄と過酸化水素H₂O₂の物質量の比が \(2~:~5\) となる

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これより、

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\(~~~0.01{\, \small \times \,}\displaystyle \frac{\,12\,}{\,1000\,}~:~c{\, \small \times \,}\displaystyle \frac{\,15\,}{\,1000\,}=2~:~5\)

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計算すると、

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\(\begin{eqnarray}~~~0.01{\, \small \times \,}\displaystyle \frac{\,12\,}{\,1000\,}{\, \small \times \,}5&=&c{\, \small \times \,}\displaystyle \frac{\,15\,}{\,1000\,}{\, \small \times \,}2
\\[5pt]~~~\displaystyle \frac{\,1\,}{\,100\,}{\, \small \times \,}\displaystyle \frac{\,60\,}{\,1000\,}&=&\displaystyle \frac{\,30c\,}{\,1000\,}
\\[5pt]~~~30c&=&\displaystyle \frac{\,1\,}{\,100\,}{\, \small \times \,}60
\\[5pt]~~~c&=&\displaystyle \frac{\,1\,}{\,100\,}{\, \small \times \,}\displaystyle \frac{\,60\,}{\,30\,}
\\[5pt]~~~c&=&\displaystyle \frac{\,2\,}{\,100\,}=0.02
\end{eqnarray}\)

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したがって、\(0.02~{\rm mol/L}\) となる

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金属のイオン化傾向

単体の金属がイオンになろうとする性質を金属の用語といい、大きい順に並べてものを金属の用語という。
金属 ＞ 金属 ＞ 金属 ＞ 金属 ＞ 金属 ＞ 金属 ＞ 金属 ＞ 金属 ＞ 金属 ＞ 金属 ＞ 金属 ＞ 気体 ＞ 金属 ＞ 金属 ＞ 金属 ＞ 金属 ＞ 金属 の順番となる。
空気との反応は、リチウムLi〜ナトリウムNaは用語で反応し、マグネシウムMgとアルミニウムAlは用語により反応し、亜鉛Zn〜水銀Hgは用語により反応する。
水との反応は、リチウムLi〜ナトリウムNaは用語で反応し気体を発生し、マグネシウムMgは熱水と反応し、アルミニウムAl〜鉄Feは高温の用語で反応する。
酸との反応は、リチウムLi〜鉛Pbは酸や酸と反応して気体を発生し、銅Cu〜銀Agは酸や酸と反応し、白金Ptと金Auは物質に溶ける。
ただし、鉛Pbは、酸や酸と反応すると水に溶けない膜をつくり反応しなくなり、アルミニウムAl、鉄Fe、ニッケルNiは濃硝酸で用語となり反応しない。

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電池の構造と種類

イオン化傾向の大小金属板を◯極、大小金属板を◯極として、電解質の水溶液に入れたとき、エネルギーを得る装置を用語という。負極では、導線に向かって電子が流れ出し○○反応が起こり、正極では、導線から電子が流れこんで○○反応が起こる。ただし、電流は正極から負極に流れる。
正極と負極との電位差を用語という。
放電すると再利用できない電池を◯◯電池といい、電池などがある。また、充電すると繰り返し使える電池を◯◯電池または◯電池といい、電池などがある。

■ 金属のイオン化傾向

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■ 金属と空気との反応

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■ 金属と水との反応

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■ 金属と酸との反応

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■ 電池のエネルギーと構造

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■ 電池と充電

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■ ダニエル電池

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■ 鉛蓄電池

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